一种用于定向钻孔雷达探测的柱状物夹持装置

技术领域

本发明涉及钻孔雷达技术领域，尤其是涉及一种用于定向钻孔雷达探测的柱状物夹持装置。

背景技术

定向钻孔雷达技术是一种非常重要的勘探和监测方法，它可以在非破坏性和无侵入性的条件下深入探测、监测地下物质和地下结构。钻孔雷达探测设备通常存在多种柱状物单元，如钻孔雷达天线、推进杆等。为满足辅助探测需要，有必要设计一种柱状物夹持装置，以便于在井下对柱状物进行携带与拿放。

考虑到不同场景下，钻孔雷达天线和推进杆等柱状设备单元的长度、直径并不统一，且推进杆的数量较多，故其夹持装置的设计需满足：1）具有较好的稳定性；2）一次性可以夹持多根物体；3）装置结构简单，便于操作与携带。

目前，公开了一系列的柱状物夹持装置，但它们都并不能很好地应用在定向钻孔雷达探测上。例如，一些圆柱状物体夹持装置的夹持面仅接触物体两侧，很难做到一次性夹持多根物体；一些柱状物夹持装置仅适合夹持较短的物体，对于较长的物体，只能通过增大夹持面宽度以提高夹持稳定性，但这使得装置整体结构变大，丧失了便携性。另外，还有一些夹持装置的夹持面通过设置多个联动关节以适应不同直径的物体，但其结构往往比较精密、复杂。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种用于定向钻孔雷达探测的柱状物夹持装置，其包括：

夹持部分，所述夹持部分为双对称结构，包括一排中间板、两排夹持板和两排连接板；所述夹持部分为单自由度结构，且存在两种构型，分别是相邻所述中间板与连接板夹角为钝角的伸展构型和相邻所述中间板与连接板夹角为锐角的缩紧构型；通过改变相邻所述中间板与连接板的夹角，夹持部分可在所述两种构型中切换；当夹持部分处于所述两种构型时，所述两排夹持板形成的夹持面呈半径变化的近似圆柱状；

所述中间板包括第一中间板、第二中间板、第三中间板和第四中间板；所述第一中间板、第二中间板、第三中间板和第四中间板依次铰接；

所述夹持板包括第一夹持板、第二夹持板、第三夹持板和第四夹持板；所述第一夹持板、第二夹持板、第三夹持板和第四夹持板依次铰接；

所述连接板包括第一连接板、第二连接板、第三连接板和第四连接板；所述第一连接板、第二连接板、第三连接板和第四连接板的一端分别与所述第一中间板、第二中间板、第三中间板和第四中间板铰接，另一端分别与所述第一夹持板、第二夹持板、第三夹持板和第四夹持板铰接；

所述中间板与夹持板均呈矩形，中间板在所述夹持面轴向上的两根铰接轴线距离大于夹持板在所述夹持面轴向上的两根铰接轴线距离；

相邻所述中间板的铰接轴线与其两侧的中间板和连接板之间的铰接轴线交于一点，相邻所述夹持板与连接板之间的铰接轴线交于一点。

进一步地，所述第一夹持板、第二夹持板和第三夹持板结构一致。

进一步地，所述中间板、夹持板和连接板的铰接处均设置有铰接耳座；对于形成铰接的相邻两面板，其铰接耳座交错布置，且每处铰接仅存在绕铰接轴线旋转这一个自由度。

进一步地，相邻所述中间板的铰接处设置有扭簧；所述扭簧的两端引脚分别固定在相邻的中间板侧边。

进一步地，所述一种用于定向钻孔雷达探测的柱状物夹持装置还包括

驱动部分，所述驱动部分用于驱动所述夹持部分的夹持运动；驱动部分对称布置，由下把手、上把手、连杆以及连接耳座组成；所述下把手呈“H”形，其两侧设置有矩形中空结构，所述下把手底部固连在所述第一中间板中部；所述上把手呈“TT”形，其下部设置有两根矩形凸出结构，上把手的所述矩形凸出结构与下把手的所述矩形中空结构通过插入配合形成移动副；所述连杆呈“II”形，其一端与所述上把手的一侧相互铰接；所述连接耳座固连在所述第二中间板上，并与所述连杆的另一端相互铰接；

通过对所述上把手与下把手施加方向相反的力，可使得所述上把手与下把手之间的距离变化，所述距离变化通过连杆传递至连接耳座，使得第二中间板相对第一中间板转动。

本发明的有益效果主要在于：

①夹持面呈半径变化的近似圆柱状，可实现多根柱状设备单元同时夹持，还可适用于不同直径的柱状设备单元夹持；

②夹持面可变；伸展构型下，夹持面宽度大，提高夹持稳定性；缩紧构型下，装置体积较小，便于携带；

③夹持面仅由板件构成，结构简单，易于加工制作；

④夹持运动为单自由度，稳定可靠。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明实施例中夹持装置的组成结构示意图；

图2为本发明实施例提供的夹持部分的组成结构示意图；

图3为本发明实施例提供的夹持部分的局部示意图；

图4为本发明实施例提供的中间板、连接板和夹持板的连接关系示意图；

图5为本发明实施例提供的相邻中间板的铰接关系示意图；

图6为本发明实施例中夹持装置的缩紧构型示意图；

图7为本发明实施例中夹持装置夹持钻孔雷达天线的工作状态图；

图8为本发明实施例中夹持装置夹持多根推进杆的工作状态图；

图9为本发明实施例中夹持装置夹持大直径柱状设备单元的工作状态图；

图10为本发明实施例中夹持装置夹持小直径柱状设备单元的工作状态图；

图11为本发明实施例提供的驱动部分的组成结构示意图。

图中：

1-夹持部分；2-驱动部分；11-中间板；12-夹持板；13-连接板；111-第一中间板；112-第二中间板；113-第三中间板；114-第四中间板；121-第一连接板；122-第二连接板；123-第三连接板；124-第四连接板；131-第一夹持板；132-第二夹持板；133-第三夹持板；134-第四夹持板；201-下把手；202-上把手；203-连杆；204-连接耳座；1001-铰接耳座；1002-扭簧；1003-钻孔雷达天线；1004-推进杆。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述；需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本发明实施例提供了一种用于定向钻孔雷达探测的柱状物夹持装置，其包括夹持部分1和驱动部分2。

如图1和图2所示，夹持部分1为双对称结构，包括一排中间板11、两排夹持板12和两排连接板13；其中，所述中间板11和夹持板12均呈矩形；所述中间板11包括第一中间板111、第二中间板112、第三中间板113和第四中间板114；第一中间板111、第二中间板112、第三中间板113和第四中间板114通过其长度所在边依次铰接；所述夹持板12包括第一夹持板121、第二夹持板122、第三夹持板123和第四夹持板124；所述第一夹持板121、第二夹持板122、第三夹持板123和第四夹持板124通过其长度所在边依次铰接；所述连接板13包括第一连接板131、第二连接板132、第三连接板133和第四连接板134；所述第一连接板131、第二连接板132、第三连接板133和第四连接板134的一端分别与所述第一中间板111、第二中间板112、第三中间板113和第四中间板114的宽度所在边铰接，另一端分别与所述第一夹持板121、第二夹持板122、第三夹持板123和第四夹持板124的宽度所在边铰接；注意，本实施例中的“长度”所在方向为圆柱状夹持面的轴向，而“宽度”所在方向为圆柱状夹持面的周向。

需要说明的是，夹持部分1中，相邻板件均通过销轴插入铰接耳座1001的方式实现铰接；每块板件的对应位置均设置有铰接耳座1001；对于形成铰接的两面板，其铰接耳座1001交错布置，且每处铰接仅存在绕铰接轴线旋转这一个自由度；此外，相邻中间板11的铰接轴线与其两侧的中间板11和连接板13之间的铰接轴线交于一点，相邻夹持板12与连接板13之间的铰接轴线交于一点；例如，如图3所示，第一中间板111与第二中间板112铰接形成转动副R

为保证夹持板12在夹持过程中环绕分布在柱状物周向上，所述第一夹持板121、第二夹持板122和第三夹持板123结构一致，所述第一中间板111、第二中间板112和第三中间板113具有相同的长度和宽度，夹持板12具有相同的长度和宽度；为了避免中间板11率先接触地面而影响夹持效果，第四中间板114的宽度远小于其余中间板11的宽度；为保证夹持板12率先接触被夹持物，中间板11的宽度

所述夹持部分1为单自由度结构，夹持过程中两排夹持板12形成的夹持面呈半径变化的近似圆柱状；夹持过程中，圆柱状夹持面环绕分布在柱状物的周向（见图7），不但具有较高的夹持稳定性，还可实现多根柱状设备单元同时夹持（见图8），另外，半径变化的夹持面还可适用于不同直径的柱状设备单元夹持（见图9和图10）。

所述夹持部分1存在两种构型，分别是相邻中间板11与连接板13夹角为锐角的缩紧构型和相邻中间板11与连接板13夹角为钝角的伸展构型；通过改变相邻中间板11与连接板13的夹角，夹持部分1可在所述两种构型中快速切换；工作时，将所述夹持装置切换至伸展构型，此时较宽的夹持面可提高夹持稳定性；夹持完毕后，将所述夹持装置切换至缩紧构型，此时装置体积小，便于携带。

所述驱动部分2对称布置，由下把手201、上把手202、连杆203以及连接耳座204组成；所述下把手201呈“H”形，其两侧设置有矩形中空结构，所述下把手201底部固连在所述第一中间板111中部；所述上把手202呈“TT”形，其下部设置有两根矩形凸出结构，上把手202的所述矩形凸出结构与下把手201的所述矩形中空结构通过插入配合形成移动副；所述连杆203呈“II”形，其一端与所述上把手202的一侧相互铰接；所述连接耳座204固连在所述第二中间板112上，并与所述连杆203的另一端相互铰接。

如图11所示，仅需对所述下把手201与上把手202施加方向相反的力

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。